在线诊断即运行中的诊断，是指在系统通过启动诊断进入运行状态后由内部诊断程序对CNC本身，与CNC连接的外部设备及伺服单元、伺服电动机等进行自动地检测和诊断。只要系统不断电，在线诊断就不会停止。普通NC系统中已孕育有在运行中进行诊断的萌芽，如纸带输入时的横向与纵向奇偶校验，非指令码检查等。此外还有越限报警等措施。在CNC系统中做这些工作更加方便，而且在软件支持下，诊断的范围就更大了。还可以用打字机或CRT指示各种项目的诊断结果以及用统一编号表示的故障部位。

运行中进行诊断的程序比较零散，常包括在主控程序及中断处理程序分支中，下面介绍在运行中进行诊断的几种手段。

对于内存中的系统程序，每次启动使用时，进行一次检查，检查系统程序是否被破坏。代码和是在首次装入系统程序时求得的，保存在检查代码和的程序之中。在每次启动系统程序时先求一次代码和，其结果若与保存的代码和相同，说明系统程序在内存中保持完好，可以开始工作。否则应重新装入系统程序。因为系统每次工作后程序状态会有变化。故代码和是在系统启动后，做完清零及初值工作，即恢复系统程序的初态后进行程序检查的。代码和检查方法也适用于装入内存后反复使用的零件加工源程序的检查，每次加工此零件时都可进行一次代码和检查。在系统运行中，利用CPU的空闲时间，也可以用这种方法检查内存中的其它类型的程序和数据，但这时应仔细区分内存中的内容，只能用代码和检查那些不变区域中的程序或数据。

格式检查一般用在纸带输入时，对零件加工的源程序进行检查。包括奇偶校验、非法指令代码(本系统中不使用的代码)及数据超限等。这些错误可能由程编人员的疏忽而造成；也可能输入过程中发生的故障造成的。在用中断方式与外设通讯过程中，中断处理程序读进请求中断的设备码时，一般也安排格式检查。看其是否在预定的设备范围内，出现错误时可能是设备码及传送线路的故障；也可能是误动了不包含在系统范围内却连在计算机上的某些设备。

由计算机输出送给接口线路数据或控制字有可能在传送过程中出错。因此，在输出数据后可以马上用输入指令将接口缓冲器内的内容取回与刚才发送的内容进行比较，若相等说明传送正确。否则应予显示并停机。有时也再送一次，如再错立刻停机。

手动数据输入也可用双向传送的方法校验。拨入(或电传打入)的数据，立刻显示(或打印)输出，供操作者检查。错误可能是操作错误，也可能是输入数据的传送线路的故障。

CNC系统一般都配有打印设备，利用此条件打印程序清单及某些中间数据。综合性地诊断主机，接口及软件的故障。一次输入内存的源程序，不论它经过何种程序和预处理，都可以利用软件进行逆处理。还原成标准格式代码后打印清单。这样操作者可以与其编制的源程序比较。及时发现输入过程及数据处理中的错误。在两者完全一致时，再开始加工零件，对于需要进行复杂输入数据处理的系统(如进行刀具偏移计算，插补及速度控制预处理计算的CNC数控铣床系统)还可以令计算机打印输入数据处理各阶段的结果，这对调试及查找故障是很有帮助的。

CNC对同时出现的故障信息进行判优，并做相应处理。例如伺服故障属于紧急事件，具有最高级的优先权。CNC系统对伺服故障做出的反应往往是立即中止加工，使系统进入急停状态。CNC系统诊断显示信息一般为数百条，一台带刀库和交换工作台的加工中心的诊断显示信息为500多条。CNC制造厂将诊断信息分成若干类，如：①编程/设定：操作错误引起的故障报警；②伺服：与伺服系统及电动机有关的故障报警；③行程开关报警；④电路板间连接故障；⑤过热报警；⑥存储器报警；⑦系统报警等。

上述各类信息又细分为数项乃至数百项具体的故障内容，并列表在说明书中提供。故障出现时，每项被赋予一个故障编号(称报警号)附简明语句，并在CRT上显示。